JavaEE|计算机是如何工作的
通过了解计算机是如何工作可以让我们对于计算机/Java有更清楚的认识（背景介绍）
计算机内部的单位换算
计算机的组成部分
1.CPU电脑上最核心的部分（中央处理器）
计算机进行的各种算术运算，逻辑判断，都是CPU负责的（代码里写的内容都是CPU运行的）
2.主板（就是一个大插座）
3.内存和硬盘
存储数据的主要的模块，二者合称为存储器
内存和硬盘的区别
(1)内存读写速度快，硬盘读写速度慢，能相差几千倍
机械硬盘读写速度一般是200MB/s左右
内存读写速度快，是硬盘基础上几千倍
(2)内存存储空间比较小，硬盘存储空间比较大
(3)内存的成本比硬盘更高
(4)内存存储数据是不持久的，断电就没了
硬盘存储数据是持久的，断电也不会丢失，但是，如果一块硬盘放上几年，数据可能会出现丢失
4.电源
5.散热器
6.机箱
7.显卡(GPU)
显卡和CPU很相似，都能进行算术运算和逻辑判断
CPU也叫做“通用计算机芯片”，能进行复杂运算
GPU也叫“专用计算机芯片”，虽不能进行复杂运算，但能进行多组简单运算，这时CPU无法实现的
GPU速度比CPU快很多
GPU就是用来处理运算简单，但是运算量非常大的场景，可以在如下场景运用
1.图形渲染（大型游戏，3D建模）
2.挖矿(加密货币)
比特币，以太坊，狗狗币
3.AI人工智能
模型训练~~就是在算大量的1+1
使用显卡就非常合适
冯诺依曼体系
冯诺依曼体系结构~一台计算机：
(1)CPU
(2)存储器---内存和硬盘
(3)输入设备---键盘和鼠标
(4)输出设备---显示器
有的设备，既是输入设备，又是输出设备，例如：
触摸屏
网卡(上网的时候，和网线连接的那个部分对应的硬件设备)集成在主板上~~
下载数据，输入
上传数据，输出
CPU的核心介绍
现代的cpu主要要关心的指标（与日常开发密切相关）
(1)cpu的频率
基频/默频
睿频/加速频率（也是有上限的）
现代cpu的一个特性，动态的根据当前的任务量，频率变更（类似于变频空调）
周围温差大，空调工作效率高，快速降温（耗电量大）
(2)cpu和核心数
cpu的内部构造非常精密，里面是由数不满的小的电路元件构成的计算单元，计算单元越多，算得就越快，但cpu面积有限，计算单元无法无限增加
单个核心既然已经达到瓶颈，于是引入两个核心进行工作（多核心技术）
一个cpu上可以有多个核心
内核，也就是物理核心，类似现实中真正干活的人；逻辑核心，实际上这些人能同时干几个活
我的电脑就是一个16核，24线程（8大核，8小核）
大核，一个顶两
小核，一个顶一个
线程就代表要干的活
CPU核心数越多，CPU运行能力越强（效率越高）
当然cpu往多核心角度发展，也对程序员提出了新的要求，程序员写代码的时候就需要把任务，拆分成多个部分
CPU执行程序(指令)的过程
编程语言可以分成三个大类
1.机器语言(以二进制的形式，表示一种语言）
2.汇编语言
3.高级语言(C，Java)
CPU上面都支持哪些指令，每个指令怎么表示，有哪些意义，都是cpu在设计出来的时候就确定了
可以使用表格，表示出cpu支持哪些指令~~
内存存放着内存地址，如果在C语言中，定义一个变量，保存上述内存地址，这个变量就叫“指针变量”
指令，此处咱们约定，一条指令是8个bit，一个字节
一条指令=4位操作码(opcode)+4位操作数
(函数名) （函数参数）
寄存器，也是存储数据的模块，存在于CPU上，CPU存储数据的部分
寄存器的访问速度比内存更快，但空间更小，成本也更高，掉电之后数据也会丢失
CPU的寄存器主要是在CPU进行执行指令进行的各种运算的时候，临时存储数据，起到一些辅助效果
cache是介于寄存器和内存之间存储设施（也是集成在cpu上的）
指令如何执行
机器语言程序(二进制指令)
假设CPU从0号地址这里开始执行
CPU执行指令的流程
1.读取指令
2.解析指令（对照指令，理解指令）
3.执行指令
(1)从0号地址开始执行
读取指令
CPU内部有专门的寄存器负责保存读到的指令
解析指令
把1110地址上的数据，读取到寄存器A中
执行指令
依次执行1，2，3的指令，直到第四条指令
认为程序结束了
像上述这些指令，CPU1s能进行39亿次
操作系统
计算机中，最重要的“软件”
操作系统是一个搞管理的软件
(1)管理各种硬件设备
(2)给应用程序，提供一个稳定的运行环境
这些应用程序，工作过程中是会互不干扰的，即使某个应用程序，有bug（比如，程序崩溃），不会影响到其他的应用程序
1.Windows11/10
2.Linux
后端开发常用，嵌入式设备Linux也是主力系统
3.Mac OS
苹果电脑上面的系统
4.IOS
苹果手机系统，和Mac OS不一样
5.Android
当前市场上最多的系统，包括一些高配置一点的嵌入式系统，也开始使用安卓
上述系统，彼此之间是不兼容的
但在Java中，可以通过虚拟机上实现一份Java代码在不同平台上运行
进程
操作系统中重要的概念：进程
一个运行起来的程序，就称为进程
现代计算机同时能跑百十来个进程很常见
操作系统就需要能够管理好上述进程
管理好进程需要对进程的各类属性做好分类，所以我们就需要结构体/对象，通过对象的各种属性保存上述信息
站在操作系统的视角，如何让管理进程？
1.先描述一个进程是啥样的
使用结构体，描述出进程的核心属性
进程控制块（PCB）
非常大的结构体，有很多很多的属性
2.再把多个进程组织起来
1）创建一个新进程
创建一个PCB，初始化PCB的各个属性，把PCB加载到链表上
2）销毁一个进程
把这个进程的PCB在链表上找到，并且从链表上删除掉
3）查看进程链表
遍历链表，取出链表上的每个元素，把里面的一些关键信息，显示到界面上
PCB的一些关键要点
1.pid（进程id）
进程的标识符
2.内存指针(一组指针)
进程就需要知道执行的指令在哪里，指令依赖的数据又在哪里
进程的运行过程中需要依赖内存，资源
’3.文件描述符
进程在硬盘上读取到的数据就是以文件的形式来组织的，每次打开一个文件，就会把这个文件的信息，保存到文件描述符中，表里的每个向，就对应着打开一个打开了的文件
4.进程状态
进程有很多状态，其中两个最典型
1）就绪状态->随叫随到，进程就可以随时到cpu进行执行
2）阻塞状态->进程当前不适合到cpu上执行
5.进程优先级
这么多进程，能够到cpu上运行的机会是不相等的
有些进程优先级高一些，吃到的cpu资源更多
6.进程上下文
进程在执行过程中失去cpu就需要记录当前状态，方便下次继续运行
保存上下文：把CPU中的这些寄存器的值，保存到内存中（PCB的对应属性中）
恢复上下文：把PCB中刚才保存的属性，填写回对应的寄存器当中去
7.进程的记账信息
统计功能，统计每个进程都在CPU上运行了多久，方便及时的资源倾斜
4，5，6，7统称为进程调度
进程是操作系统中，资源分配的基本单位